Математическая модель переноса ионов через границу раздела: ионообменая мембрана/сильный электролит

Jazyk: ruština
Rok vydání: 2016
Předmět:
Zdroj: Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета.
ISSN: 1990-4665
Popis: В статье приводится математическая модель переноса ионов через границу раздела фаз ионообменная мембрана/раствор. Граница рассматривается как протяжённый в пространстве объект, наделённый всеми свойствами которые присущи физико-химическим фазам. Она рассматривается как особая физико-химическая среда, имеющая распределённую обменную ёмкость, в которой возникает пространственной заряд, происходит диссоциация молекул воды. Размеры этого объекта оцениваются в пределах 1-300 нм. Морфология поверхности промышленных мембран типа МК-40, МА-41 и МА-41П исследовалась экспериментально методом растровой электронной микроскопии (РЭМ). Проводился анализ амплитудных среднестатистических параметров шероховатости поверхности. В данной работе реакционный слой моделируется как область, которая формируется рельефом и морфологией мембраны. Свойства мембраны обуславливаются свойствами раствора и свойствами самой мембраны, находящихся в контакте. Для определения зависимости Q(x) предлагается процедура оценки доли твёрдой фазы в общем объёме, о которой можно судить по вертикальному микропрофилю по линии сечения поверхности мембраны. В рамках модели высота микро неооднородностей определяет зону реакционного слоя. Влияние морфологии поверхности на ВАХ и размеры конвективной нестабильности катионитовых мембран оценены численными методами, моделируя гидродинамические условия протекания раствора с помощью уравнений Навье-Стокса. Рассмотрен перенос ионов сильного электролита типа NaCl через тонкий реакционный слой. Показано место наномодели в структуре трёхслойной мембранной системы. Представлено распределение концентраций ионов в системе, плотность распределения заряда и зависимость интегральной величины заряда от протяжённости нанослоя. Исследуется как меняется при этом форма пространственного заряда и его интегральная величина
The article presents a mathematical model of the ion transport across phase boundary exchange membrane / solution. The border is considered as an object in space, endowed with all the physical and chemical properties that are inherent physical and chemical phases. It is regarded as a special physical and chemical environment, having a distributed exchange capacity in which there is space charge dissociation of water molecules. The size of this object is estimated in the range of 1-300 nm. The surface morphology of industrial membrane type MK-40, МA-41 and МA-41P was investigated experimentally by scanning electron microscopy (REM). There was analyzed the amplitude of average surface roughness. In this article, the reaction layer is modeled as a region that forms as a relief morphology of the membrane. Membrane properties are due to the properties of the solution and the properties of the membrane. To determine the dependence of Q(x) is proposed procedure for assessing the proportion of solid phase in the total volume of which can be seen in the vertical cross section microprofile on the membrane surface line. Height multivendors determine the reaction layer zone on frame of model. Influence of surface morphology on the V-A characteristics and the sizes of the convective instability of cation-exchange membrane evaluated numerically simulating the hydrodynamic flow conditions using a solution of the Navier-Stokes equations. The transfer of a strong electrolyte such as NaCl ions through the thin layer of the reaction layer is considered. The place of nanomodel in the structure of a three-layer membrane system is showed. The distribution of the concentration of ions in the system, the charge density distribution and the dependence of the integrate charge with extent nanolayer is present. How to change the shape of the space charge and its integral value with one is investigated
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: